CN102078169B - 地面清洁机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种地面清洁机器人，清洁液回收循环部件的负压发生器连接水箱，过滤器通过污水管连接水刮；清水管通过水泵、排水管连接刷洗工具；刷洗工具连接电机，电机座两侧带有直线轴承，与导杆形成滑动连接副，另两侧安装有与电动推杆连接的提升连杆；水刮与可转动的中央杠杆固定连接；驱动部件的后轮与行走驱动电机相连接；控制系统部件的测距传感器安置在底板架的前端和后端左右两侧、边缘处对地方向，微型摄像头安装在底板架的边缘处对地方向，监控摄像头可转动地安装在顶部。本发明操作简单，高效节能，可替代人力进行大面积的地面清洗工作，能在有危险或污染的环境下使用，是一款可靠实用的新型现代化清洁设备。

Description

地面清洁机器人

技术领域

本发明涉及一种机器人，具体讲是涉及一种应用于地面清洗领域的地面清洁机器人，属于机器人技术领域。

背景技术

随着城市化发展，写字楼、购物广场、机场、货运仓库等需要进行大面积地面清洁和保洁的场所越来越多，而现今，地面清洁工作都是由人力或由人操控的清洁机械来完成，在整个清洁过程中，都离不开人的劳动力，随着技术研究的不断深入，从人力成本和工作效率等角度考虑，研究人员已提出由机器人替代人力进行大面积的地面清洗工作，首先机器人不需要工资，可日夜工作，且能在有危险或污染的环境下使用，大大降低了人力成本，提高了工作效率，解放了劳动力，且能够保护人们的生命及健康安全，因而让机器人代替人类从事各类简单劳动，例如清洁工作是现代化社会发展的必然趋势。

然而现今，国内市场上还没有适用于大面积地面清洁的机器人，其诸多关键技术也尚不完善。

发明内容

为了弥补市场空白，解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种操作便捷、高效节能，可替代人力工作的地面清洁机器人。

本发明是通过以下技术方案来实现的。

一种地面清洁机器人，其特征在于包括清洁液回收循环部件、清洁工具部件、驱动部件和控制系统部件；其中：

清洁液回收循环部件包括负压发生器、水箱、过滤器、液位传感器、水泵、清水管、污水管和排水管，负压发生器与密封式水箱相连接，在水箱内部靠近顶部和底部的位置分别设有液位传感器，过滤器安置在水箱内；污水管一端与过滤器相连接，另一端与水刮连接；清水管一端相连水箱，另一端与水泵相连接，水泵另一端与排水管相连接，排水管另一端固定在刷洗工具上方；

所述的清洁工具部件包括刷洗工具、刷洗工具连接器、刷洗工具驱动电机、刷洗工具驱动电机座、导杆、水刮、提升连杆、中央杠杆、支点固定件、电动推杆，刷洗工具通过刷洗工具连接器和刷洗工具驱动电机连接，刷洗工具驱动电机固定在安装在底板架上的刷洗工具驱动电机座上；刷洗工具驱动电机座两侧带有直线轴承，与导杆形成滑动连接副，导杆垂直于底板架与底板架固定连接；刷洗工具驱动电机座另两侧安装有提升连杆，提升连杆与电动推杆连接，电动推杆与底板架固定连接；水刮与中央杠杆的一端固定连接，中央杠杆的另一端与支点固定件活动连接，可相对转动，支点固定件与底板架固定连接；中央杠杆中间位置开有腰形槽口，刷洗工具驱动电机座底部带有突出连杆，与腰形槽口配合； 

所述的驱动部件包括前轮、后轮、驱动轴、行走驱动电机、行走驱动电机座、底板架，前轮可以绕垂直于底板架的轴线旋转，后轮通过驱动轴与行走驱动电机相连接，行走驱动电机固定在驱动电机座上，驱动电机座与底板架固定连接；

所述的控制系统部件包括测距传感器、微型摄像头、监控摄像头、控制盒和电池，测距传感器安置在底板架的前端和后端左右两侧、底板架边缘处对地方向，微型摄像头安装在底板架的边缘处对地方向，监控摄像头位于地面清洁机器人的顶部，沿机器人顶部平面作360度转动。

前述的地面清洁机器人，其特征在于所述的清洁液回收循环部件中的过滤器，为可快速拆卸插拔式的过滤器。

前述的地面清洁机器人，其特征在于所述的清洁液回收循环部件中的负压发生器，为离心式风机或隔膜泵式真空发生器。

前述的地面清洁机器人，其特征在于所述的刷洗工具包括1个或若干个并排的盘刷，当盘刷数目为2个或多于2个时，相邻盘刷通过齿轮传动或带传动使相邻盘刷转动方向相反；所述的盘刷为植毛式盘刷或粘贴式纤维盘刷、针盘。

前述的地面清洁机器人，其特征在于所述的刷洗工具包括1个或若干个平行于地面的条状滚刷，滚刷的轴线与机器人前进方向垂直，当滚刷的数目为2个或多于2个时，相邻滚刷通过齿轮传动或带传动使转动方向相反；所述的滚刷为植毛式滚刷，或绕毛式滚刷，或布质滚刷、棉质滚刷。

前述的地面清洁机器人，其特征在于所述的清洁工具部件位于前轮和后轮之间，并沿地面清洁机器人前进方向上刷洗工具在前、水刮在后布置。

前述的地面清洁机器人，其特征在于所述的微型摄像头安装在沿地面清洁机器人前进方向上的水刮的安装位置后方。

前述的地面清洁机器人，其特征在于所述的前轮为1个或2个，所属所述的后轮为2个。

一种地面清洁机器人，其特征在于包括清洁液回收循环部件、清洁工具部件、驱动部件和控制系统部件；其中：

清洁液回收循环部件包括负压发生器、水箱、过滤器、液位传感器、水泵、清水管、污水管和排水管，负压发生器与密封式水箱相连接，在水箱内部靠近顶部和底部的位置分别设有液位传感器，过滤器安置在水箱内；污水管一端与过滤器相连接，另一端与水刮连接；清水管一端相连水箱，另一端与水泵相连接，水泵另一端与排水管相连接，排水管另一端固定在刷洗工具上方；

所述的清洁工具部件包括刷洗工具、刷洗工具连接器、刷洗工具驱动电机、刷洗工具驱动电机座、导杆、水刮、提升连杆、中央杠杆、支点固定件、电动推杆，刷洗工具通过刷洗工具连接器和刷洗工具驱动电机连接，刷洗工具驱动电机固定在安装在底板架上的刷洗工具驱动电机座上；刷洗工具驱动电机座两侧带有直线轴承，与导杆形成滑动连接副，导杆垂直于底板架与底板架固定连接；刷洗工具驱动电机座另两侧安装有提升连杆，提升连杆与电动推杆连接，电动推杆与底板架固定连接；水刮与中央杠杆的一端固定连接，中央杠杆的另一端与支点固定件活动连接，可相对转动，支点固定件与底板架固定连接；中央杠杆中间位置开有腰形槽口，刷洗工具驱动电机座底部带有突出连杆，与腰形槽口配合； 

所述的驱动部件包括前轮、后轮、驱动轴、行走驱动电机、行走驱动电机座、底板架，后轮可以绕垂直于底板架的轴线旋转，前轮通过驱动轴与行走驱动电机相连接，行走驱动电机固定在驱动电机座上，驱动电机座与底板架固定连接；

所述的控制系统部件包括测距传感器、微型摄像头、监控摄像头、控制盒和电池，测距传感器安置在底板架的前端和后端左右两侧、底板架边缘处对地方向，微型摄像头安装在底板架的边缘处对地方向，监控摄像头位于地面清洁机器人的顶部，沿机器人顶部平面作360度转动。

前述的地面清洁机器人，其特征在于所述的前轮为2个，所述的后轮为1个或2个。

本发明的有益效果是：本发明的地面清洁机器人在工作时可以无需人力参与，自行完成地面清洁工作。其中，控制系统根据接收到的命令可为机器人安排清洁路径和工作模式。同时，分布在机器人周身的多种传感器可以检测机器人周围环境，不仅可以防止机器人在工作中与周围障碍物碰撞，还能为机器人寻求更理想的清洁路径。清洁液回收循环部件可将地面污水回收过滤再利用。清洁工具部件可在不同的工作状态下装备或取消刷洗工具，或者按照需要的清洁场合更换不同的刷洗工具。驱动部件保证机器人在不同的地面条件下能平稳移动。结构支架部件保证机器人各配件的合理布局和固定，并为机器人提供一个美观牢固的外壳体。本发明集现有的机器人技术和地面清洁技术于一身，操作简单，高效节能，节省劳力，可替代人力进行大面积的地面清洗工作，且能在有危险或污染的环境下使用，大大降低了人力成本，提高了工作效率，解放了劳动力，为人们提供生命及健康安全保护，是一款可靠实用的新型现代化清洁设备。

附图说明

图1为本发明的实施例的结构简图。

图2为本发明实施例中的清洁液回收循环部件的结构示意图。

图3为本发明实施例中的清洁工具部件的结构示意图。

图4为本发明实施例中的驱动部件的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，详细说明本发明的具体实施方式。

图1为本发明的实施例的结构简图；图2为本发明实施例中的清洁液回收循环部件的结构示意图；图3为本发明实施例中的清洁工具部件的结构示意图；图4为本发明实施例中的驱动部件的结构示意图。

如图1至图4所示，本发明的地面清洁机器人，包括清洁液回收循环部件1、清洁工具部件2、驱动部件3和控制系统部件4。

清洁液回收循环部件1位于地面清洁机器人的后部，包括负压发生器11、水箱12、过滤器13、液位传感器14、水泵15、清水管16、污水管17和排水管18。负压发生器11与水箱12相连接，水箱12带有密封端盖，为密封式的。水箱12内部靠近顶部和靠近底部的位置分别设有液位传感器14。水箱12的中间安装有可快速拆卸插拔式的过滤器13。过滤器13与污水管17相连接。污水管17另一端与水刮26相连接。清水管16的一端与水箱12相连，清水管16的另一端与水泵15相连接。水泵15的另一端与排水管18相连接。排水管18另一端固定在刷洗工具21上方，为刷洗工具21供应清洁的水。在本实施例中的负压发生器11为离心式风机或隔膜泵式真空发生器，当然也可以是其它形式的负压发生器。地面清洁机器人工作时，清洁液回收循环部件1负责清洁液的供给及清洁过后的废液回收，使清洁液可以循环使用。

清洁工具部件2位于地面清洁机器人的中央。具体的说，位于地面清洁机器人的前轮与后轮之间，包括刷洗工具21、刷洗工具连接器22、刷洗工具驱动电机23、刷洗工具驱动电机座24、导杆25、水刮26、提升连杆27、中央杠杆28、支点固定件29、电动推杆30。刷洗工具21通过刷洗工具连接器22和刷洗工具驱动电机23连接。刷洗工具驱动电机23固定在刷洗工具驱动电机座24上，刷洗工具驱动电机座24安装在地面清洁机器人的底板架上。刷洗工具驱动电机座24的两侧安装有直线轴承31，可与导杆25形成滑动连接副。导杆25垂直于底板架与底板架固定连接。刷洗工具驱动电机座24的另两侧安装有提升连杆27，提升连杆27与电动推杆30连接，电动推杆30与底板架固定连接。水刮26与中央杠杆28的一端固定连接。中央杠杆28的另一端与支点固定件29活动连接，可相对转动。支点固定件29与底板架固定连接。在中央杠杆28的中间位置开有腰形槽口，刷洗工具驱动电机座24的底部带有突出连杆，插入腰形槽口，与腰形槽口配合，腰形槽口与突出连杆之间既可以相对转动，也可以相对滑动，可以保证中央杠杆28的转动。在地面清洁机器人上，沿地面清洁机器人前进方向上刷洗工具21在前、水刮26在后布置。

刷洗工具21在本实施例中为盘刷，也可以是其它形式的刷洗工具。刷洗工具21包括1个或多个并排的盘刷。当盘刷数目为2个或多于2个时，相邻盘刷通过齿轮传动或带传动使转动方向相反。盘刷可以为植毛式盘刷，也可以为粘贴式纤维盘刷、针盘。同样的，刷洗工具21也可以是1个或若干个平行于地面的条状滚刷，滚刷的轴线与机器人前进方向垂直，当滚刷的数目为2个或多于2个时，相邻滚刷通过齿轮传动或带传动使转动方向相反；所述的滚刷为植毛式滚刷，或绕毛式滚刷，或布质滚刷、棉质滚刷。

电动推杆30通过伸缩运动，可以带动刷洗工具21、刷洗工具连接器22、刷洗工具驱动电机23、刷洗工具驱动电机座24、水刮26等一起上下运动。当地面清洁机器人处于非工作状态时，刷洗工具21及水刮26在电动推杆30的作用下被抬离地面；当地面清洁机器人处于工作状态时，刷洗工具21及水刮26在电动推杆30的作用下被压向地面，并带有一定的对地压力。

驱动部件3包括前轮31、后轮32、驱动轴、行走驱动电机33、行走驱动电机座、底板架，前轮31可以绕垂直于底板架的轴线旋转，后轮32通过驱动轴与行走驱动电机33相连接，行走驱动电机33固定在驱动电机座上，驱动电机座与底板架固定连接。驱动部件3可以是三轮结构也可以是四轮结构。驱动部件3可以是后面两个后轮31通过差速器和行走驱动电机33连接驱动，一个前轮32通过舵机或直流电机控制转向的结构，如图4中所示。当然，驱动部件3也可以是其它形式的，并不限定于图中所示的形式。驱动部件3也可以是后轮由两个行走驱动电机分别驱动，前轮为随动轮结构。前置随动轮可以是一个也可以是两个。驱动部件3也可以是前轮由两个电机分别驱动，后轮为随动轮结构。后轮可以是一个也可以是两个。

控制系统部件4包括测距传感器、微型摄像头、监控摄像头、控制盒和电池等。测距传感器安置在地面清洁机器人的底板架的前端，呈圆形阵列分部。传感器分两层，上层是超声测距传感器，下层是红外测距传感器。地面清洁机器人的底架的后端左右两侧也有2个红外传感器。同时，地面清洁机器人的底板架的边缘处对地方向也安置有3个红外测距传感器和一个微型摄像头，微型摄像头最好安装在沿地面清洁机器人前进方向上的水刮26的安装位置后方。监控摄像头位于地面清洁机器人的顶部，并可沿机器人顶部平面作360度转动。控制盒用于控制测距传感器和摄像头，并采集数据，进行处理，决定地面清洁机器人的行走方向。

本发明的工作过程为。

控制系统部件4根据接收到的命令可为地面清洁机器人安排清洁路径和工作模式。同时，分布在地面清洁机器人周身的多种传感器可以检测地面清洁机器人周围环境，不仅可以防止地面清洁机器人在工作中与周围障碍物碰撞，还能为地面清洁机器人寻求更理想的清洁路径。

清洁液回收循环部件1可将地面污水回收过滤再利用。通过离心式风机（负压发生器11）将水箱12内的空气排出，形成负压状态。被汇集在水刮26下的污水通过污水管17被吸入水箱12中。经过过滤器13过滤，除去水中杂质污物，进行循环使用。水泵15将水箱12内的水吸出，从盘刷上方排出，继续地面清洁工作。

清洁工具部件2可在不同的工作状态下装备或取消刷洗工具21，或者按照需要的清洁场合更换不同的刷洗工具21。刷洗工具驱动电机23直接带动刷洗工具21工作。可沿垂直方向推拉的电动推杆30通过提升连杆27带动刷洗工具驱动电机座24上下移动，从而带动刷洗工具21上下移动。同时，刷洗工具驱动电机座24上的突出连杆与中央杠杆28上的腰形槽口相配合，带动中央杠杆28一起运动。中央杠杆28的一端与固定在底板架上的支点固定件29活动连接，另一端连接水刮26，通过杠杆原理将另一端的水刮26抬起或下压。在工作状态时，刷洗工具21和水刮26都与地面紧贴。在非工作状态时，刷洗工具21和水刮26一同提起。

驱动部件3保证地面清洁机器人在不同的地面条件下能平稳移动。当采用后轮31由两个行走驱动电机驱动时，后轮31通过两个相同的行走驱动电机反向驱动使整机移动。通过改变两个行走驱动电机的驱动速度调节后轮滚动速度，从而实现左右偏转。驱动部件3可以是三轮结构也可以是四轮结构。驱动部件3可以是后面两个轮子通过行走驱动电机和差速器连接驱动，一个前轮通过舵机或直流电机控制转向的结构。驱动部件3也可以是后轮由两个行走驱动电机分别驱动，前轮为随动轮结构。前轮可以是一个也可以是两个。驱动部件3也可以是前轮由两个行走驱动电机分别驱动，后轮为随动轮结构。后轮可以是一个也可以是两个。

控制系统部件4通过前向和后侧向的测距传感器探测地面清洁机器人的周围工作环境，确定清洁模式和清洁路径。通过底部测距传感器防止跌落。通过底部微型摄像头实现自定位。通过顶部的监控摄像头实现对工作环境的监控。

地面清洁机器人工作时，电动推杆30把位于地面清洁机器人中央的刷洗工具21及水刮26压向地面，然后通过刷洗工具21对地面进行刷洗，并通过刷洗工具21后方的水刮26对清洁废液进行回收。在地面清洁机器人外围传感器的共同作用下，地面清洁机器人实现自主移动避障。

本发明操作简单，高效节能，节省劳力，是一款可靠实用的新型现代化刷洗工具。地面清洁机器人日夜皆可工作，在工作时无需人力参与，可自行完成地面清洁工作。并能在有危险或污染的环境下使用，大大降低了人力成本，提高了工作效率，解放了劳动力，且能够保护人们的生命及健康安全，因而让机器人代替人类从事各类简单劳动，例如清洁工作是现代化社会发展的必然趋势。

以上已以较佳实施例公开了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采用等同替换或者等效变换方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.地面清洁机器人，其特征在于包括清洁液回收循环部件、清洁工具部件、驱动部件和控制系统部件；其中：

清洁液回收循环部件包括负压发生器、水箱、过滤器、液位传感器、水泵、清水管、污水管和排水管，负压发生器与密封式水箱相连接，在水箱内部靠近顶部和底部的位置分别设有液位传感器，过滤器安置在水箱内；污水管一端与过滤器相连接，另一端与水刮连接；清水管一端相连水箱，另一端与水泵相连接，水泵另一端与排水管相连接，排水管另一端固定在刷洗工具上方；

所述的清洁工具部件包括刷洗工具、刷洗工具连接器、刷洗工具驱动电机、刷洗工具驱动电机座、导杆、水刮、提升连杆、中央杠杆、支点固定件、电动推杆，刷洗工具通过刷洗工具连接器和刷洗工具驱动电机连接，刷洗工具驱动电机固定在安装在底板架上的刷洗工具驱动电机座上；刷洗工具驱动电机座两侧带有直线轴承，与导杆形成滑动连接副，导杆垂直于底板架与底板架固定连接；刷洗工具驱动电机座另两侧安装有提升连杆，提升连杆与电动推杆连接，电动推杆与底板架固定连接；水刮与中央杠杆的一端固定连接，中央杠杆的另一端与支点固定件活动连接，可相对转动，支点固定件与底板架固定连接；中央杠杆中间位置开有腰形槽口，刷洗工具驱动电机座底部带有突出连杆，与腰形槽口配合； 

所述的驱动部件包括前轮、后轮、驱动轴、行走驱动电机、行走驱动电机座、底板架，前轮可以绕垂直于底板架的轴线旋转，后轮通过驱动轴与行走驱动电机相连接，行走驱动电机固定在驱动电机座上，驱动电机座与底板架固定连接；

所述的控制系统部件包括测距传感器、微型摄像头、监控摄像头、控制盒和电池，测距传感器安置在底板架的前端和后端左右两侧、底板架边缘处对地方向，微型摄像头安装在底板架的边缘处对地方向，监控摄像头位于地面清洁机器人的顶部，沿机器人顶部平面作360度转动。

2、根据权利要求1所述的地面清洁机器人，其特征在于所述的清洁液回收循环部件中的过滤器，为可快速拆卸插拔式的过滤器。

3、根据权利要求1所述的地面清洁机器人，其特征在于所述的清洁液回收循环部件中的负压发生器，为离心式风机或隔膜泵式真空发生器。

4、根据权利要求1所述的地面清洁机器人，其特征在于所述的刷洗工具包括1个或若干个并排的盘刷，当盘刷数目为2个或多于2个时，相邻盘刷通过齿轮传动或带传动使相邻盘刷转动方向相反；所述的盘刷为植毛式盘刷或粘贴式纤维盘刷、针盘。

5、根据权利要求1所述的地面清洁机器人，其特征在于所述的刷洗工具包括1个或若干个平行于地面的条状滚刷，滚刷的轴线与机器人前进方向垂直，当滚刷的数目为2个或多于2个时，相邻滚刷通过齿轮传动或带传动使转动方向相反；所述的滚刷为植毛式滚刷，或绕毛式滚刷，或布质滚刷、棉质滚刷。

6、根据权利要求1所述的地面清洁机器人，其特征在于所述的清洁工具部件位于前轮和后轮之间，并沿地面清洁机器人前进方向上刷洗工具在前、水刮在后布置。

7、根据权利要求1所述的地面清洁机器人，其特征在于所述的微型摄像头安装在沿地面清洁机器人前进方向上的水刮的安装位置后方。

8、根据权利要求1所述的地面清洁机器人，其特征在于所述的前轮为1个或2个，所述的后轮为2个。

9、地面清洁机器人，其特征在于包括清洁液回收循环部件、清洁工具部件、驱动部件和控制系统部件；其中：

清洁液回收循环部件包括负压发生器、水箱、过滤器、液位传感器、水泵、清水管、污水管和排水管，负压发生器与密封式水箱相连接，在水箱内部靠近顶部和底部的位置分别设有液位传感器，过滤器安置在水箱内；污水管一端与过滤器相连接，另一端与水刮连接；清水管一端相连水箱，另一端与水泵相连接，水泵另一端与排水管相连接，排水管另一端固定在刷洗工具上方；

所述的清洁工具部件包括刷洗工具、刷洗工具连接器、刷洗工具驱动电机、刷洗工具驱动电机座、导杆、水刮、提升连杆、中央杠杆、支点固定件、电动推杆，刷洗工具通过刷洗工具连接器和刷洗工具驱动电机连接，刷洗工具驱动电机固定在安装在底板架上的刷洗工具驱动电机座上；刷洗工具驱动电机座两侧带有直线轴承，与导杆形成滑动连接副，导杆垂直于底板架与底板架固定连接；刷洗工具驱动电机座另两侧安装有提升连杆，提升连杆与电动推杆连接，电动推杆与底板架固定连接；水刮与中央杠杆的一端固定连接，中央杠杆的另一端与支点固定件活动连接，可相对转动，支点固定件与底板架固定连接；中央杠杆中间位置开有腰形槽口，刷洗工具驱动电机座底部带有突出连杆，与腰形槽口配合； 

所述的驱动部件包括前轮、后轮、驱动轴、行走驱动电机、行走驱动电机座、底板架，后轮可以绕垂直于底板架的轴线旋转，前轮通过驱动轴与行走驱动电机相连接，行走驱动电机固定在驱动电机座上，驱动电机座与底板架固定连接；

所述的控制系统部件包括测距传感器、微型摄像头、监控摄像头、控制盒和电池，测距传感器安置在底板架的前端和后端左右两侧、底板架边缘处对地方向，微型摄像头安装在底板架的边缘处对地方向，监控摄像头位于地面清洁机器人的顶部，沿机器人顶部平面作360度转动。

10、根据权利要求9所述的地面清洁机器人，其特征在于所述的前轮为2个，所述的后轮为1个或2个。

Images